建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中若干問題探討

1、<p>　　建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中若干問題探討</p><p>　　摘要：結(jié)合筆者從事建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的經(jīng)驗，對設(shè)計中的幾個問題進行探討。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)設(shè)計 基礎(chǔ)設(shè)計 計算分析 構(gòu)造措施 </p><p><b>　　前言 </b></p><p>　　隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和人們生活水平的提高，對建筑結(jié)

2、構(gòu)設(shè)計也提出了更高的要求。因此，本文結(jié)合實踐經(jīng)驗對對結(jié)構(gòu)設(shè)計中地基與基礎(chǔ)設(shè)計、結(jié)構(gòu)計算與分析、板面設(shè)置溫度應(yīng)力筋、保護層和墊層厚度等幾個方面簡要總結(jié)了一些在結(jié)構(gòu)設(shè)計過程要注意的問題。 </p><p>　　1、地基與基礎(chǔ)設(shè)計 </p><p>　　地基與基礎(chǔ)設(shè)計一直是結(jié)構(gòu)工程師比較重視的方面，不僅是因為該階段設(shè)計的好與壞將直接影響后續(xù)設(shè)計工作的進行，同時，也是因為地基基礎(chǔ)是整個工程造價的決

3、定性因素，因此，在這一階段所出現(xiàn)的問題有可能更加嚴重甚至造成無法估量的損失。 </p><p>　　在地基基礎(chǔ)設(shè)計中要注意地方性規(guī)范的重要性問題。由于我國占地面積較廣，地質(zhì)條件相當復(fù)雜，僅憑一本《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》無法對全國各地的地基基礎(chǔ)都進行詳盡的描述和規(guī)定，因此，作為建立在國家標準之下的地方標準，地方性的“建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范”能夠?qū)⒏鞯胤降牡鼗A(chǔ)類型和設(shè)計處理方法等一些成熟的經(jīng)驗闡述和規(guī)定得更為詳細和

4、準確，所以，在進行地基基礎(chǔ)設(shè)計時，一定要對地方性規(guī)范進行深入的學(xué)習(xí)，以避免對整個結(jié)構(gòu)設(shè)計或后續(xù)設(shè)計工作造成不利影響。 </p><p>　　2、結(jié)構(gòu)計算與分析 </p><p>　　在結(jié)構(gòu)計算與分析階段，如何準確、高效地對工程進行計算分析并按照規(guī)范要求進行設(shè)計，是決定工程設(shè)計質(zhì)量好壞的關(guān)鍵。由于新規(guī)范對結(jié)構(gòu)整體計算和分析部分相當多的內(nèi)容進行了調(diào)整和改進，因此，結(jié)構(gòu)工程師也應(yīng)該相應(yīng)地對這一階

5、段比較常見的問題有清晰的認識。 </p><p>　?。?）結(jié)構(gòu)整體計算的軟件選擇。目前比較通用的計算軟件有：SATWE、TAT 、TBSA或ETABS、SAP等，但是，由于各軟件在采用的計算模型上存在著一定的差異，因此導(dǎo)致了各軟件的計算結(jié)果有或大或小的不同。所以，在進行工程整體結(jié)構(gòu)計算和分析時必須依據(jù)結(jié)構(gòu)類型和計算軟件模型的特點選擇合適的計算軟件，并從不同軟件的計算結(jié)果中，判斷哪個是合理的、哪個是可以作為參考的

6、、哪個又是意義不大的，這是工程師在設(shè)計工作中的首要任務(wù)，否則，如果選擇了不合適的計算軟件，不但會浪費大量的時間和精力，而且有可能使設(shè)計結(jié)果存在安全隱患。 </p><p>　?。?）是否需要放大地震力，考慮建筑隔墻等對自振周期的影響。在新規(guī)范中根據(jù)大量工程的實測周期明確提出了各種結(jié)構(gòu)體系下建筑結(jié)構(gòu)的計算自振周期折減系數(shù)。 </p><p>　?。?）振型數(shù)目是否足夠?，F(xiàn)行規(guī)范中有振型參與系

7、數(shù)的概念，并明確提出了該參數(shù)的限值。因此，在計算分析階段必須根據(jù)計算結(jié)果中該參數(shù)的計算值，決定是否需要調(diào)整振型數(shù)目的取值。 </p><p>　?。?）多塔之間各地震周期的互相干擾，是否需要分開計算。一段時間以來，大底盤、多塔樓的建筑類型大量涌現(xiàn)，而在計算分析該類型建筑時，是將結(jié)構(gòu)作為一個整體并按多塔樓進行計算，還是將結(jié)構(gòu)人為地分開進行計算，是結(jié)構(gòu)工程師必須注意的問題。如果各塔樓剛度相差較大，就有可能振型參與系數(shù)

8、的計算值滿足要求，但是某一塔樓的地震力計算結(jié)果卻誤差較大，甚至出現(xiàn)錯誤，從而使結(jié)構(gòu)出現(xiàn)安全隱患。 </p><p>　?。?）非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的計算與設(shè)計。在建筑中，往往存在一些由于建筑美觀或功能要求且非主體承重骨架體系以內(nèi)的非結(jié)構(gòu)構(gòu)件，對這部分構(gòu)件，尤其是建筑屋頂處的裝飾構(gòu)件進行設(shè)計時，由于建筑的地震作用和風荷載均較大，必須嚴格按照規(guī)范中非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的要求進行計算處理。 </p><p>　　3

9、、關(guān)于板面設(shè)置溫度應(yīng)力筋 </p><p>　　《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GB50010-2002第10.1.9條規(guī)定在溫度、收縮應(yīng)力較大的現(xiàn)澆板區(qū)域內(nèi)，鋼筋間距宜取為150～200mm，并應(yīng)在板的未配筋表面布置溫度收縮鋼筋，板的上下表面沿縱橫兩個方向的配筋率均不宜小于0.1%。對于這一條規(guī)定設(shè)計人員的理解經(jīng)常會有出入，什么區(qū)域?qū)儆跍囟?、收縮應(yīng)力較大的區(qū)域？筆者認為對于規(guī)則、長度不大的建筑物我們可以在各樓面邊跨及屋面

10、層設(shè)置相應(yīng)的溫度應(yīng)力鋼筋，而對于超長結(jié)構(gòu)，則建議在超長結(jié)構(gòu)的長向均設(shè)置雙層鋼筋。其余部位則可因工程情況而異，功能重要的區(qū)域設(shè)置，有條件的建設(shè)子項設(shè)置，而不必過于強調(diào)。另外有一點，當?shù)叵率曳ぐ搴穸却笥?200mm時，筆者建議在筏板中間配置溫度收縮應(yīng)力鋼筋以抵抗大體積混凝土所產(chǎn)生的收縮及溫度應(yīng)力，配筋量筆者建議取1/2筏板厚的0.1% ，且不小于ф12×200。 </p><p>　　4、關(guān)于梁上起柱是否設(shè)

11、置附加鋼筋 </p><p>　　某些工程，設(shè)計者在梁上起柱及次梁放在主梁上面的情況下都設(shè)置梁中附加橫向鋼筋，甚至在彈性梁基礎(chǔ)中柱下梁內(nèi)亦設(shè)置附加橫向鋼筋，筆者認為這完全沒有必要，雖然這是偏于安全的一種做法，但如果計算不需要則是浪費。《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB500010-2002）第10.2.13條規(guī)定，位于梁下部或梁截面高度范圍的集中荷載，應(yīng)全部由附加橫向鋼筋（箍筋、吊筋）承擔，附加橫向鋼筋宜采用箍筋。因此

12、，次梁放在主梁上面及梁上起柱，主梁是不必設(shè)置附加橫向鋼筋的，《混凝土結(jié)構(gòu)施工圖平面整體表示方法制圖規(guī)則和構(gòu)造詳圖》中就是如此。但還是有相當多的設(shè)計人員認為梁上起柱應(yīng)設(shè)置附加橫向鋼筋，其理由是柱軸力（集中荷載）會通過柱中的縱向鋼筋傳到梁截面，這是不對的，因為柱軸力是由柱截面的混凝土傳到梁的上表面，而不是由柱內(nèi)鋼筋傳遞的。 </p><p>　　5、關(guān)于保護層和墊層厚度 </p><p>　　

13、《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》（GB50108-2001）對防水混凝土結(jié)構(gòu)規(guī)定：結(jié)構(gòu)厚度不應(yīng)小于250mm；裂縫寬度不得大于0.2mm，并不得貫通；迎水面鋼筋保護層厚度不應(yīng)小于50mm。防水混凝土結(jié)構(gòu)底板混凝土墊層強度等級不應(yīng)小于C15，厚度不小于100mm，在軟弱土層中不應(yīng)小于150mm。工程實踐表明結(jié)構(gòu)厚度或迎水面鋼筋保護層厚度小于規(guī)范限值常常是引起滲漏水現(xiàn)象的主要原因，應(yīng)引起注意。 </p><p>　　6、關(guān)于

14、強柱弱梁的設(shè)計理念 </p><p>　　強柱弱梁的概念主要是針對小震不壞，中震可修，大震不倒的抗震設(shè)防目標而提出的。如果柱破壞了建筑物整個都會倒塌，而梁破壞則僅是某個區(qū)域失效，因此柱較之梁破壞的損害更大，設(shè)計人員在設(shè)計中一定要貫徹這一設(shè)計理念。其一必須嚴格控制柱軸壓比，我們目前的計算均是基于小震下進行的，如果小震下柱子軸壓比過高，則大震下地震力將對邊柱產(chǎn)生一個巨大的附加軸力（有文章研究表明約增加30%），然而柱

15、子根本不可能有這么大安全儲備，在大震下就會破壞，那又何談大震不倒呢？筆者認為軸壓比在任何情況下均不宜超過0.9，且我們對柱斷面及配筋設(shè)置時應(yīng)分部位處理，建議邊柱，角柱應(yīng)適當加強，特別是角柱，建議全柱加密箍筋，且配筋率不宜小于1%。所有框架柱，不包括小截面柱，筆者建議縱筋直徑均應(yīng)大于20mm，且柱筋品種不宜過多，矩形截面柱盡可能對稱配筋。而對梁配筋筆者則建議應(yīng)配足梁中部鋼筋，而支座鋼筋則可通過調(diào)幅讓其適當減少，以使地震作用下能形成梁鉸機制

16、，防止柱筋先于梁筋屈服，使梁端能首先產(chǎn)生塑性鉸，保證柱端的實際受彎承載力大于梁端的實際受彎承載力。 </p><p><b>　　7、結(jié)語 </b></p><p>　　綜上所述，結(jié)構(gòu)設(shè)計人員應(yīng)加強對規(guī)范的學(xué)習(xí)和理解，掌握其內(nèi)涵，同時還需不斷總結(jié)實際工程中的經(jīng)驗教訓(xùn)，只有這樣，才能使我們的設(shè)計更經(jīng)濟合理。 </p><p><b>